小型卡車前輪轂軸承早期失效的分析
2018-06-12王建緒
（威海職業學院）
（威海職業學院）
摘 要：為解決前輪輪轂軸承早期失效的質量問題，通過對故障車型進行拆解，找出主要的故障表現形式，經過系統地分析，表明軸承裝配游隙過小和軸承制造質量差是造成該質量問題的主要原因，并通過路試驗證了失效分析。在此基礎上，采取控制軸承質量、提高輪軸加工精度和調整優化輪轂裝配工藝等措施，使該問題得到了有效改善。
關鍵詞：前輪轂軸承；早期失效；游隙；路試
1 概述
小型卡車廣泛用于城鄉結合部和農村，適用于中短途貨物運輸，其工作狀況復雜，在高速和超負荷條件下，許多車輛在行駛里程不足5000公里時，其前輪轂軸承容易產生異常磨損，甚至破裂等失效形式，稱之為早期失效。某小型卡車曾一度出現輪轂軸承早期失效的現象，通過對該車型的輪轂外軸承失效原因進行分析，提出了合理的解決方案。
2 問題表現
某系列小型卡車前輪轂內、外軸承分別采用32209、30306兩種型號的圓錐滾子軸承，并成反排列安裝。根據統計，該系列小型卡車上市銷售兩年來，多次發生因前輪轂軸承燒蝕磨損等問題而造成前輪脫落的典型、重大質量問題，對公司的銷售及售后服務工作帶來一定的負面影響，造成極大的市場抱怨。
車輛裝配下線后，經過嚴格路試和檢測調整，滿足產品技術質量要求。車輛在使用過程中，部分用戶在行駛到1000-2000公里時，車輛前輪出現異響，感覺車輛越來越沉重，甚至出現車輪脫落，不得不到服務站進行檢修。通過匯總服務站維修記錄和用戶回訪，表明類似故障車輛行駛里程基本不到5000公里，運輸貨物以砂石、蔬菜、建筑材料為主，普遍存在超載現象。通過對退廠故障件進行拆解分析，輪轂滾動軸承早期失效的主要現象是燒蝕磨損。
3 原因分析
3.1車輛使用不當
小型卡車以盈利為運輸目的，用戶普遍存在“多拉快跑”的想法，不注重車輛清洗檢查和車輪潤滑保養。車箱容積大，超載現象嚴重，行駛路況較差，顛簸路面較多，車輪易遭受沖擊，易被泥沙侵蝕。
3.2裝配調整不當
在裝配生產中，生產廠家注重裝配效率，片面強調擰緊力矩，忽略滿足軸承充分潤滑所需的“游隙”。由于裝配工藝不夠細化，缺少有效的檢測控制手段，容易造成軸向（或徑向）間隙過小或無間隙，是輪轂軸承早期失效的主要原因。
一方面，車型量產初期，由于輪軸加工工藝不合理，部分車軸尺寸和表面精度不合格，驗收時未能檢出，小部分車輛裝配后軸承“游隙”過小，導致滾子與滾道之間無潤滑油膜，形成干摩擦，引起軸承發熱、局部高溫，直至軸承燒結。另一方面，軸承緊固力矩控制不當，扭矩太小緊固不可靠，生產中，操作者往往加大扭矩，致使軸承內圈擠壓變形，影響防塵圈，泥沙易侵入；同時扭矩對軸承滾動體與滾道的游隙配合也有影響，如果扭矩過大，軸承內套擠壓過緊，游隙過小，從而人為造成軸承運轉不順暢，潤滑不良，易引起軸承燒結。
3.3軸承質量問題
由于管理、工藝、質控不完善，部分軸承生產企業生產出來的軸承未能達到規定的技術標準，在材料、精度和性能等方面可能存在缺陷，都會引起軸承早期損壞。
小型卡車工作環境較差，載荷較重，行駛速度較快，屬高速重載，對車軸軸承要求很高。制造不合格的軸承，在交變載荷的作用下，很容易出現早期失效，一旦產生變形、游隙過小或潤滑不良，就會引起軸承滾子與滾道燒結，首先是個別滾子轉動受阻、歪斜，進而導致所有滾子歪斜，將內外圈楔死，導致滾動軸承的滾柱破裂、擦傷、隔圈松曠并破碎，造成車輪脫落等重大質量問題，容易引起惡性安全事故。
4 臨時措施
綜合分析問題表現，初步認為軸承存在質量問題，因此，立即停用庫存前橋，全部退廠返修，更換輪轂軸承后，小批量上線試裝，產品銷往特定地區，同時，加強售后跟蹤服務，做好產品質量信息跟蹤反饋。售后信息說明，輪轂軸承早期失效問題有所改善，但未徹底解決。
5 實驗部分
5.1樣車改制
選取一輛能夠正常行駛且行駛里程已達1萬公里的該系列小卡為實驗樣車，首先將樣車前橋頂起檢查，左右兩前輪轉動靈活，測試鎖緊螺母的預緊力矩，力矩扳手顯示預緊力矩幾乎為零。打開左前輪轉向節螺母鎖緊裝置，將螺母用150N•m的力矩擰緊、鎖定，右輪保持原狀。
5.2路試
車輛裝載約2噸貨物，均布于貨箱，在平坦公路上行駛，緩慢加速，保持60-90km/h的車速行駛，行駛過程中車輛明顯向左跑偏。
當行駛100km時，左前輪軸承潤滑脂融化外流，轉向節螺栓發熱燙手，右前輪無潤滑脂融化外流，轉向節螺栓略感發熱。
當行駛100-300km期間，左前輪軸承有“吱吱”異響，且響聲越來越大，車輛向左跑偏趨勢加大，右前輪正常行駛。
當行駛320km時，左前輪有“咔咔”異響。繼續行駛不足10km，左前輪脫出，停車。對左右前輪進行拆解比對，左前輪外軸承燒蝕、散架、滾動體脫落（圖為損壞的左前輪軸承），右前輪未見明顯異常。
5.3實驗分析
為保證小型卡車正常行駛，前輪轂滾子軸承需要有合理的間隙。在同樣的載荷、車速、潤滑等條件下，左右軸承預緊力矩不同，左前輪軸承由于加150N•m的預緊力矩，無法靈活轉動，工作時發卡、發熱，Z終燒蝕失效，而右前輪正常工作。
6 解決措施
要求輪轂供方加強軸承采購的質量控制，確保軸承質量合格；改進輪軸加工工藝，保證尺寸和表面精度；細化調整輪轂整裝配工藝，明確規定：輪轂軸承的軸向間隙調整時，先將六角螺母擰緊，擰緊力矩為130～160N•m，然后放松約1/6～1/3圈，使輪轂能靈活轉動、無卡滯現象，再將止動墊圈鎖死。
采取上述措施后，前輪輪轂軸承早期失效的故障現象基本消除，輪轂軸承的外場故障率由0.25%逐年下降到0.05%，效果顯著。
7 結束語
為避免造成小型卡車前輪轂軸承早期失效，除了要保證軸承質量，裝配調整是至關重要的，主要是控制軸承的預緊力矩，保證合理的“游隙”。
1 概述
小型卡車廣泛用于城鄉結合部和農村，適用于中短途貨物運輸，其工作狀況復雜，在高速和超負荷條件下，許多車輛在行駛里程不足5000公里時，其前輪轂軸承容易產生異常磨損，甚至破裂等失效形式，稱之為早期失效。某小型卡車曾一度出現輪轂軸承早期失效的現象，通過對該車型的輪轂外軸承失效原因進行分析，提出了合理的解決方案。
2 問題表現
某系列小型卡車前輪轂內、外軸承分別采用32209、30306兩種型號的圓錐滾子軸承，并成反排列安裝。根據統計，該系列小型卡車上市銷售兩年來，多次發生因前輪轂軸承燒蝕磨損等問題而造成前輪脫落的典型、重大質量問題，對公司的銷售及售后服務工作帶來一定的負面影響，造成極大的市場抱怨。
車輛裝配下線后，經過嚴格路試和檢測調整，滿足產品技術質量要求。車輛在使用過程中，部分用戶在行駛到1000-2000公里時，車輛前輪出現異響，感覺車輛越來越沉重，甚至出現車輪脫落，不得不到服務站進行檢修。通過匯總服務站維修記錄和用戶回訪，表明類似故障車輛行駛里程基本不到5000公里，運輸貨物以砂石、蔬菜、建筑材料為主，普遍存在超載現象。通過對退廠故障件進行拆解分析，輪轂滾動軸承早期失效的主要現象是燒蝕磨損。
3 原因分析
3.1車輛使用不當
小型卡車以盈利為運輸目的，用戶普遍存在“多拉快跑”的想法，不注重車輛清洗檢查和車輪潤滑保養。車箱容積大，超載現象嚴重，行駛路況較差，顛簸路面較多，車輪易遭受沖擊，易被泥沙侵蝕。
3.2裝配調整不當
在裝配生產中，生產廠家注重裝配效率，片面強調擰緊力矩，忽略滿足軸承充分潤滑所需的“游隙”。由于裝配工藝不夠細化，缺少有效的檢測控制手段，容易造成軸向（或徑向）間隙過小或無間隙，是輪轂軸承早期失效的主要原因。
一方面，車型量產初期，由于輪軸加工工藝不合理，部分車軸尺寸和表面精度不合格，驗收時未能檢出，小部分車輛裝配后軸承“游隙”過小，導致滾子與滾道之間無潤滑油膜，形成干摩擦，引起軸承發熱、局部高溫，直至軸承燒結。另一方面，軸承緊固力矩控制不當，扭矩太小緊固不可靠，生產中，操作者往往加大扭矩，致使軸承內圈擠壓變形，影響防塵圈，泥沙易侵入；同時扭矩對軸承滾動體與滾道的游隙配合也有影響，如果扭矩過大，軸承內套擠壓過緊，游隙過小，從而人為造成軸承運轉不順暢，潤滑不良，易引起軸承燒結。
3.3軸承質量問題
由于管理、工藝、質控不完善，部分軸承生產企業生產出來的軸承未能達到規定的技術標準，在材料、精度和性能等方面可能存在缺陷，都會引起軸承早期損壞。
小型卡車工作環境較差，載荷較重，行駛速度較快，屬高速重載，對車軸軸承要求很高。制造不合格的軸承，在交變載荷的作用下，很容易出現早期失效，一旦產生變形、游隙過小或潤滑不良，就會引起軸承滾子與滾道燒結，首先是個別滾子轉動受阻、歪斜，進而導致所有滾子歪斜，將內外圈楔死，導致滾動軸承的滾柱破裂、擦傷、隔圈松曠并破碎，造成車輪脫落等重大質量問題，容易引起惡性安全事故。
4 臨時措施
綜合分析問題表現，初步認為軸承存在質量問題，因此，立即停用庫存前橋，全部退廠返修，更換輪轂軸承后，小批量上線試裝，產品銷往特定地區，同時，加強售后跟蹤服務，做好產品質量信息跟蹤反饋。售后信息說明，輪轂軸承早期失效問題有所改善，但未徹底解決。
5 實驗部分
5.1樣車改制
選取一輛能夠正常行駛且行駛里程已達1萬公里的該系列小卡為實驗樣車，首先將樣車前橋頂起檢查，左右兩前輪轉動靈活，測試鎖緊螺母的預緊力矩，力矩扳手顯示預緊力矩幾乎為零。打開左前輪轉向節螺母鎖緊裝置，將螺母用150N•m的力矩擰緊、鎖定，右輪保持原狀。
5.2路試
車輛裝載約2噸貨物，均布于貨箱，在平坦公路上行駛，緩慢加速，保持60-90km/h的車速行駛，行駛過程中車輛明顯向左跑偏。
當行駛100km時，左前輪軸承潤滑脂融化外流，轉向節螺栓發熱燙手，右前輪無潤滑脂融化外流，轉向節螺栓略感發熱。
當行駛100-300km期間，左前輪軸承有“吱吱”異響，且響聲越來越大，車輛向左跑偏趨勢加大，右前輪正常行駛。
當行駛320km時，左前輪有“咔咔”異響。繼續行駛不足10km，左前輪脫出，停車。對左右前輪進行拆解比對，左前輪外軸承燒蝕、散架、滾動體脫落（圖為損壞的左前輪軸承），右前輪未見明顯異常。
5.3實驗分析
為保證小型卡車正常行駛，前輪轂滾子軸承需要有合理的間隙。在同樣的載荷、車速、潤滑等條件下，左右軸承預緊力矩不同，左前輪軸承由于加150N•m的預緊力矩，無法靈活轉動，工作時發卡、發熱，Z終燒蝕失效，而右前輪正常工作。
6 解決措施
要求輪轂供方加強軸承采購的質量控制，確保軸承質量合格；改進輪軸加工工藝，保證尺寸和表面精度；細化調整輪轂整裝配工藝，明確規定：輪轂軸承的軸向間隙調整時，先將六角螺母擰緊，擰緊力矩為130～160N•m，然后放松約1/6～1/3圈，使輪轂能靈活轉動、無卡滯現象，再將止動墊圈鎖死。
采取上述措施后，前輪輪轂軸承早期失效的故障現象基本消除，輪轂軸承的外場故障率由0.25%逐年下降到0.05%，效果顯著。
7 結束語
為避免造成小型卡車前輪轂軸承早期失效，除了要保證軸承質量，裝配調整是至關重要的，主要是控制軸承的預緊力矩，保證合理的“游隙”。
來源：《科技創新與應用》2016年第15期
